基于统一资源模型的异构计算节点调度方法及装置

本发明属于计算机资源调度，具体是指基于统一资源模型的异构计算节点调度方法及装置。

背景技术：

1、随着5g网络、人工智能、工业互联网等新兴业务的快速发展，边缘计算与云计算场景下的计算任务呈现出高度多样化特征。同一计算集群中往往同时部署cpu、gpu、fpga、npu等多种异构计算节点，各节点在算力类型、内存带宽、功耗特性、适用场景等方面存在显著差异。

2、传统的资源调度系统通常采用“分类管理、分别调度”的模式，即为不同类型的计算节点维护独立的资源池和调度策略。这种方式存在以下突出问题：

3、（一）资源孤岛严重。 gpu节点和cpu节点各自独立管理，无法跨资源类型进行统一感知与调配，导致部分节点过载而另一些节点闲置，整体资源利用率低下。

4、（二）调度策略碎片化。 针对每类计算资源需单独开发调度算法，系统维护成本高、策略一致性差，难以形成统一的调度优化目标。

5、（三）任务匹配效率低。 异构任务的资源需求描述与节点能力描述缺乏统一表达框架，调度器需依赖大量硬编码规则进行任务与节点的匹配，灵活性和扩展性不足。

6、（四）弹性响应能力弱。 面对突发流量或任务模式变化时，系统难以在异构资源间快速迁移和重新分配负载，导致服务质量下降。

7、针对上述问题，现有开源调度系统（如kubernetes）对异构资源的支持仍以扩展插件形式实现，缺乏原生的统一资源建模能力，无法从根本上解决异构资源统一感知、统一调度的问题。

技术实现思路

1、本发明旨在解决现有异构计算节点调度技术中资源孤岛严重、调度策略碎片化、任务匹配效率低、弹性响应能力弱的技术问题，提供一种基于统一资源模型的异构计算节点调度方法及装置。

2、为了实现上述功能，本发明采取的技术方案如下：基于统一资源模型的异构计算节点调度方法，包括如下步骤：

3、s1统一资源模型构建：获取异构计算集群中多个异构计算节点的资源信息，将各所述异构计算节点的计算能力、存储容量、网络带宽和能耗特征映射为标准化格式的资源向量，生成各异构计算节点的统一资源描述；引入算力当量作为统一度量单位，将不同类型的计算能力折算为可比较的统一度量值；支持通过资源描述扩展新的资源维度，无需修改调度引擎核心逻辑；

4、s2智能匹配调度：根据所述统一资源描述步骤生成的各异构计算节点统一资源描述，接收待调度的计算任务并提取所述计算任务的资源需求，根据各所述异构计算节点的统一资源描述与所述计算任务的资源需求计算资源向量相似度，基于所述资源向量相似度从所述多个异构计算节点中选取目标计算节点并将所述计算任务分配至所述目标计算节点；同时兼顾任务完成时延、资源利用率和能耗均衡指标进行多目标优化；根据节点实时负载动态调整调度权重；

5、s3执行与反馈：监控所述计算任务在所述目标计算节点上的执行状态，并根据执行过程中获取的实时负载数据对所述统一资源描述步骤中生成的统一资源描述进行修正；支持将所述计算任务迁移并进行动态重调度；根据执行反馈持续修正资源模型参数。

6、作为本发明的一种优选技术方案，所述资源向量包括计算能力维度、存储容量维度、网络带宽维度和能耗特征维度。

7、作为本发明的一种优选技术方案，根据所述资源向量相似度的计算结果，对所述多个异构计算节点进行匹配评价，并选择目标计算节点。

8、作为本发明的一种优选技术方案，还包括：新增计算节点类型时，通过注册资源描述接入，无需修改调度引擎核心逻辑。

9、作为本发明的一种优选技术方案，所述执行状态监控还包括监控异构计算节点健康状态。

10、本发明还公开了一资源模型的异构计算节点调度装置，包括

11、异构计算集群，所述异构计算集群包含多个异构计算节点；

12、调度器，分别与各所述异构计算节点通信连接，所述调度器包括：

13、统一资源描述单元，用于将各所述异构计算节点的资源信息映射为标准化格式的资源向量，生成统一资源描述，并用于根据资源描述扩展资源维度；

14、智能匹配调度单元，用于根据所述统一资源描述单元生成的统一资源描述与待调度计算任务的资源需求计算资源向量相似度，基于所述资源向量相似度选取目标计算节点并分配任务；

15、执行与反馈单元，用于监控任务执行状态，根据实时负载数据修正所述统一资源描述单元生成的统一资源描述，并根据实时负载情况触发任务迁移和动态重调度。

16、作为本发明的一种优选技术方案，所述调度器还用于：新增计算节点类型时，通过注册资源描述接入，无需修改调度引擎核心逻辑。

17、与现有技术相比，本发明采取上述结构取得有益效果如下：

18、消除资源孤岛，提升资源利用率：通过统一资源描述层将所有类型计算节点的资源信息纳入同一表达框架，实现跨资源类型的统一感知与调配，异构节点利用率提升；

19、加速调度响应： 标准化匹配替代硬编码规则，调度决策时延降低；

20、降低管理复杂度：一套模型管理所有类型节点，新增计算节点类型只需注册资源描述，无需修改调度引擎，运维成本显著下降。

1.基于统一资源模型的异构计算节点调度方法，其特征在于：包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于统一资源模型的异构计算节点调度方法，其特征在于：所述资源向量包括计算能力维度、存储容量维度、网络带宽维度和能耗特征维度。

3.根据权利要求2所述的基于统一资源模型的异构计算节点调度方法，其特征在于：根据所述资源向量相似度的计算结果，对所述多个异构计算节点进行匹配评价，并选择目标计算节点。

4.根据权利要求3所述的基于统一资源模型的异构计算节点调度方法，其特征在于：还包括：新增计算节点类型时，通过注册资源描述接入，无需修改调度引擎核心逻辑。

5.根据权利要求4所述的基于统一资源模型的异构计算节点调度方法，其特征在于：所述执行状态监控还包括监控异构计算节点健康状态。

6.根据权利要求1~5任一项所述的基于统一资源模型的异构计算节点调度装置，其特征在于：包括异构计算集群，所述异构计算集群包含多个异构计算节点；

7.根据权利要求6所述的基于统一资源模型的异构计算节点调度装置，其特征在于：所述调度器还用于：新增计算节点类型时，通过注册资源描述接入，无需修改调度引擎核心逻辑。